由于钻井次数增加和组件寿命短，对液力端的需求正在上升。
定向钻井或水力压裂法，用于页岩矿床中分层的石油和天然气可能是当今能源行业最热门的趋势.该钻井过程的关键，特别是对于天然气，是在将液体溶液泵入井中时调节液体溶液的流体端。因此，随着钻井数量的增加，对液力端的需求持续激增。放大这种需求的事实是，液力端的使用寿命最多只有几周，或者在某些情况下只有几天。
液力端是完全由实心块制成的大容器钢，它们需要大量的机加工。铣削、钻孔和螺纹加工是液力端加工的三个主要阶段（切削和立方体、粗加工和精加工）中的主要机加工操作。
液力端面临多种加工挑战，包括原始加工铣削加工过程中的材料尺寸、不同的切削深度和长刀具悬伸。在钻孔和螺纹加工中，孔的直径可达 8 英寸（203 毫米）并且非常长——有些需要 40 分钟才能完成切割。此外，它们通常与三到五个交叉孔相交，就像在汽车发动机缸体上一样。正是为了应对这些加工挑战，山高等刀具公司已将重点转向流体端，并开发了专门用于优化加工这些部件的三个阶段中的每一个阶段的刀具系统。
第 1 阶段：切削和立方体
当用于流体端的毛坯从铸造厂运来时，必须首先将它们切成方块或立方体。此操作为粗加工准备块。正是在立方体过程中，坯料表面上的氧化皮和不一致的切削深度开始发挥作用。
在此加工阶段，刀具必须坚韧。并以具有成本效益的方式增加产品建议使用可实现高金属去除率和长刀具寿命的易切削面铣刀。刀具还应包含具有多个可用切削刃的多个刀片，并允许使用同一把刀具进行粗加工和精加工。
在山高的案例中，其 Double Octomill 提供 16 个切削刃和正角刀片几何形状。但该铣床的主要进步在于其精密刀片座技术。每个刀片槽中的一组硬化高速钢销可准确、安全地定位刀片。这使它们易于分度，并有助于减少流体加工时间，因为它还无需进行轴向调整。
第 2 阶段：粗加工
大约 40% 的材料是在粗加工过程中从流体端加工，这需要铣削、钻孔和螺纹铣削。为了优化这些操作并减少循环时间，工具必须提供尽可能高的金属去除率，并具有强度和 s
对于粗铣，建议使用高进给型铣刀。它们必须足够稳定，才能对粗钻孔进行极其激进的面铣或螺旋插补。此外，还需要能够显着提高铣削组件动态刚度的刀柄。它们将允许提高切削速度和进给，同时优化稳定性以实现更安静和无振动的切削，从而改善表面光洁度。
在铣削中处理长刀具悬伸时，通常情况下流体端，一个主要问题是振动，通常通过降低加工速度和进给来解决。但这会导致生产率下降和刀具寿命缩短。
被动动态型减振刀柄（例如山高开发的刀柄）将消除振动及其引起的不稳定性。夹持器让车间在更高的切削条件下运行，以提高生产率，同时改善曲面ce 精加工，延长切削刀具寿命并防止因过度振动而损坏机床主轴。
液力端底部有一系列安装孔。对于这些孔，必须使用特殊的圆盘铣刀加工扇形间隙特征。对于客户，山高将定制其圆盘铣刀，不仅可以满足特定的流体端要求，还可以进行多任务操作，从而再次缩短循环时间。
模块化钻孔系统在以下方面具有最大优势：液力端加工。除了多功能性和广泛的调整能力外，模块化系统还可以使用一个工具系统执行多项操作——例如，同时使用同一工具进行导向钻、钻孔和埋头孔。凭借一个模块化钻孔系统的操作灵活性，加工流体端的车间能够使用圆弧插补、切入、钻孔和精确钻孔来钻孔、铣埋头孔除了可以轻松钻过现有孔之外，还可以在有角度的表面上钻孔。模块化系统减少了在流体端进行孔加工操作所需的工具数量。更少的独立刀具意味着更少的刀具更换，而更少的刀具更换有助于缩短零件周期时间。
特别是为了高效地生产大而深的孔，例如在流体端中发现的孔，山高目前正在开发一种创新的刀柄，用于它的模块化钻井系统。这个长距离支架将类似于螺旋钻，并且工作方式与螺旋钻非常相似。它将非常坚固，可以快速排出切屑，并允许车间钻深达 30 英寸（762 毫米）的孔。有了这样的系统，流体端通常有 57 英寸（1448 毫米）深的通孔可以通过从相对的零件端钻孔而准确地生成。
与攻丝相反，山高建议车间使用螺纹铣削用于生成 ID 以及 OD、线程模式。与丝锥不同，采用多齿刀体设计的螺纹成型刀柄, 即使在已经硬化的材料中，也可以将螺纹加工到孔的全深。他们这样做不会牺牲螺纹形状、表面光洁度或精度。
阶段 3：精加工
精加工阶段是流体端加工中最关键的部分。孔的精加工以及粗加工和半精加工尤其重要，而且可能是一个昂贵的过程。例如，可以执行每个阶段的高生产率镗孔刀具不仅对于降低成本而且对于确保工艺可靠性都是必不可少的。
第 3 阶段还包括螺纹加工操作，这是组件加工的最后步骤。在此阶段生成螺纹轮廓的任何错误都意味着流体端完全报废，造成巨大的时间和金钱损失。在液力端的精加工阶段，工艺稳定性和准确性是必不可少的。然而，精确的螺纹加工和镗孔应用可能非常耗时，因此只有最精确和最优质的应使用有效的刀具。
虽然许多商店试图使用通用螺纹铣刀生产精确的螺纹，但山高最近开发了一种新的螺旋可转位螺纹铣刀，专门用于为流体端生成美国锯齿形螺纹轮廓。这种高性能铣刀可实现更顺畅的螺纹加工，同时允许更高的进给率以缩短循环时间。
新系统在刀具中使用八个高精度成形磨削刀片，安全地固定它们以实现更好的量规线程。螺旋系统设计可降低切削刀具压力，从而消除颤振并提高螺纹形状精度。此外，螺纹铣刀可提供高效的排屑功能，并且需要更少的机床功率。
对于半精加工和精加工流体端孔，镗头必须采用刚性和精确的连接，以便车间可以添加加长杆以实现长距离.更有利的是提供 Capto 式连接的无聊系统，因此刀具可用于多任务机床。
为了提高半精加工的金属去除率，建议使用双孔刀头。这些类型的镗头提供对称和交错的操作和设置。例如，借助山高的系统，车间可以同时使用 80° 和 90° 主偏角刀片或运行双面负角刀片。
在孔精加工、单齿/刀片精加工镗孔中头应用于保持严格的公差。通过提供低至 0.0001 英寸（0.0025 毫米）的千分尺调整，刀头必须能够始终如一地产生大多数流体端所需的 IT5 孔公差，就像山高的精镗头一样。
高镗速和长流体端加工中的刀具悬伸条件要求精镗头能够平衡。此外，当使用带有加长杆的较大精加工头时，在流体端加工中也是如此，重量对于操作员和机器来说都是一个问题新工具。在这些情况下，与类似的钢装置相比，轻型机头（例如铝制机头）的重量可减轻多达 60%。
大多数页岩矿床位于典型产油州以外的地区，并且随着对位于水力压裂钻机附近的维修店的需求不断增长，对液力端的需求也将不断增长。为了满足这些生产需求并提高竞争力，车间必须与模具供应商合作，努力不断采用专门为其应用开发的最新最先进的模具，例如液力端的加工。
这篇文章是首次发表于 2013 年能源制造年鉴。
